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数字娱乐若干关键技术研究

作　者: 秦可
导　师: 庄越挺
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 数字娱乐 3D游戏引擎 参数化角色建模 运动路径编辑 在线游戏服务器设计 3D实时渲染技术 光影技术
分类号: TP37
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 352次
引　用: 11次
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内容摘要


二十世纪九十年代以来，随着计算机技术和网络通信技术的快速发展，数字娱乐这一新名词开始诞生，数字娱乐相关领域的技术发展更是备受社会各界的关注。在线娱乐相关技术、3D游戏引擎技术和计算机影视特技等技术在产业界更是蓬勃发展，但与此形成鲜明对比是，国内外的学术界对数字娱乐相关技术的研究却不多见，就是在这样的背景之下，作者开始撰写本文，对数字娱乐的背景和相关技术做深入的探讨和研究，并针对一些该领域的具体应用提出了一些新的算法思想和研究思路。 本文的主要工作是对数字娱乐相关内容做深入分析和阐述，尤其是针对3D游戏引擎的相关技术的分析，并对一些数字娱乐领域的具体技术做深入分析和做算法改进。本文的主要内容包括； 在第一章中，介绍本文的研究背景和相关领域的研究现状，并介绍本文的组织工作。 在第二章中，综述了数字娱乐的相关内容，介绍了国内游戏业的发展和游戏引擎的由来。 在第三章中，深入分析了3D游戏引擎的相关技术，包括3D图形的实时渲染技术、角色建模和角色动画系统、物理模拟系统和网络通信模块，并结合目前商业游戏引擎中的最新技术动向来分析一些前沿技术的发展动态，探讨了提高三维图形渲染速度的优化方法，如光照纹理和纹理缓存管理技术。 在第四章中，提出了一种能快速完成角色建模的参数化角色建模方法。通过收集标准的角色模型标本，提取它们的轮廓特征信息并加以参数化控制，从而生成参数化的角色模型模板，然后在角色模型模板的基础上，达到新角色模型快速生成的目的，这种方法对具有相同特征的大批量角色模型的制作是非常有意义。在模型轮廓特征提取的算法中，本文提出了一种新的基于法向量插值的轮廓特征提取算法和多种轮廓特征提取策略，方便的完成了角色模型轮廓特征的提取工作。 在第五章中，探讨了角色运动路径编辑算法的原理和实现过程，在角色的运动骨架模型中引入了新的路径节点概念，实现了运动路径的具体化，并通过分析如何在编辑过程中增加相应的约束条件限制来保持原有运动的合理的物理特性。本文提出了增加路径长度的约束的方法，并在我们的实验系统中加以实现。 在第六章中，对MMORPG游戏服务器设计相关技术做了深入的分析，并提出了一种多人在线游戏服务器的构架模型。探讨了多线程技术和消息传递技术在游戏服务器设计中的应用，并对服务器如何实时地协同多个游戏客户端一起工作的原理和方法做了相关阐述。 在第七章中，对本文工作进行总结，并展望未来数字娱乐相关领域的技术发展。

全文目录


第一章 概述  8-12
  1．1 研究背景  8
  1．2 研究现状  8-10
    1．2．1 计算机动画技术的发展现状  9-10
    1．2．2 游戏领域的研究现状  10
  1．3 本文的主要工作  10-11
  1．4 本文的组织  11-12
第二章 数字娱乐相关内容综述  12-23
  2．1 数字娱乐的发展  12-15
    2．1．1 电子娱乐时代  12-13
    2．1．2 视频游戏时代  13-15
  2．2 国内游戏业的发展  15-18
    2．2．1 萌芽阶段  15-16
    2．2．2 成长阶段  16-17
    2．2．3 低迷期  17
    2．2．4 国内游戏行业的新生力量——网络游戏  17-18
  2．3 游戏引擎  18-22
    2．3．1 引擎的诞生  18-19
    2．3．2 引擎的发展  19-20
    2．3．3 引擎技术的成熟  20-21
    2．3．4 游戏引擎的构成  21-22
  2．4 本章小结  22-23
第三章 3D游戏引擎的相关技术分析  23-39
  3．1 实时渲染技术(Real time rendering)  23-30
    3．1．1 基本的图形渲染流水线  23-24
    3．1．2 光影技术(Lighting and Shading)  24-26
    3．1．3 场景筛选(Culling)  26-27
    3．1．4 纹理贴图技术  27-29
    3．1．5 提高纹理渲染速度的方法  29-30
  3．2 角色动画系统  30-34
    3．2．1 动画系统的两种类型  30-31
    3．2．2 骨骼动画系统的特点  31-32
    3．2．3 角色运动编辑方法  32-34
  3．3 物理系统(Phvsics simulation)  34-36
    3．3．1 刚性物体的物理特性(Rigid body physics)  34-35
    3．3．2 非刚性物体的物理特性(Non-rigid body physics)  35-36
  3．4 网络通信技术  36-38
    3．4．1 网络通信模式  36
    3．4．2 网络通信模块的性能要求  36
    3．4．3 游戏中采用的网络通信协议  36-37
    3．4．4 网络模块中的相关技术  37-38
  3．5 本章小结  38-39
第四章 参数化3D角色建模方法  39-47
  4．1 三维模型的参数化过程  39-40
  4．2 三维模型的轮廓切片采样算法  40-41
  4．3 人物角色模型的轮廓切片的采样过程  41-43
  4．4 封闭B样条切片轮廓线的生成  43-44
  4．5 模型语义信息的绑定和三维曲面模型重建  44
  4．6 人体三维模型的参数化过程  44-46
  4．7 本章小结  46-47
第五章 角色的运动路径编辑  47-55
  5．1 运动路径编辑的相关研究工作  47
  5．2 角色骨骼和运动的层次化描述  47-49
  5．3 运动路径的抽象描述  49-50
  5．4 运动路径曲线的生成  50
  5．5 运动路径曲线跟运动本身的关联  50-52
  5．6 运动编辑的约束控制  52-53
    5．6．1 路径曲线长度的约束  52-53
    5．6．2 足迹的约束  53
  5．7 运动路径编辑的实验结果  53-54
  5．8 本章小结  54-55
第六章 MMORPGG游戏服务器设计技术分析  55-64
  6．1 游戏服务器的构成  55-56
  6．2 多线程技术  56-57
  6．3 消息处理机制  57-58
  6．4 游戏数据缓存技术(game data caching)  58-62
    6．4．1 游戏中物品和事件的快速筛选  59-60
    6．4．2 多人游戏物品数据的互斥检索  60-61
    6．4．3 分布式服务器机组的负载平衡  61-62
  6．5 在线游戏服务器一种构架模型  62-63
  6．6 本章小结  63-64
第七章 总结和展望  64-66
  7．1 总结  64-65
  7．2 展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间公开发表(录用)的论文和参与的项目  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 多媒体技术与多媒体计算机
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